[发明专利]一种数据流架构中循环程序执行的方法及系统

说明书

本发明公开一种数据流架构中循环程序执行的方法及系统，其中系统包括PE阵列、主处理器、控制模块和存储模块，其中，PE阵列包含多个PE，每个PE包括计算部件、控制器模块、缓存模块、转移历史表和路由器，其中：控制器模块分别与计算部件和缓存模块数据连接，用于接收和发送控制信号；缓存模块还分别与计算部件及路由器数据连接；转移历史表分别与计算部件和路由器数据连接，用于预测是否执行跳转；路由器，用于接收数据并根据转移历史表的记录转发数据；其中，转移历史表包括：指令编号、目的PE编号和有效位。

技术领域

本发明涉及数据流体系结构技术领域，具体而言，涉及一种数据流架构中循环程序执行的方法及系统。

背景技术

数据流架构是一种不同于冯诺依曼架构的计算机体系结构，由于其具有访存需求少、同步开销低等优点，在神经网络、科学计算等应用中取得较好的性能。在数据流结构中，程序首先根据指令间的数据依赖关系生成数据流图，然后通过映射算法映射到执行单元阵列上执行。数据流图中的某一节点的操作数都从上游节点获得时，该节点即可执行。如果数据流图中的一个节点表示一条指令，则该数据流结构是细粒度数据流结构；如果数据流图中的一个节点为一组指令或一段指令，则该数据流结构是粗粒度的数据流结构，在粗粒度的数据流结构中的节点通常称为Fiber。因此，数据流架构的程序执行是基于根据数据依赖关系生成的数据流图进行的。

循环结构是程序的基本结构之一，传统的数据流图中对于循环体的操作是将循环体展开，将多次的循环代码展开为单次的确定代码，这样能够解决循环体反复执行代码的问题。但是使用这种方法，若循环的次数过多，会造成展开的代码过大，物理存储单元无法完全装载的问题，从而限制数据流图的规模。面向数据流架构的循环程序实现的困难在于：首先，对于循环次数确定的程序，循环次数和循环体的大小决定了数据流图展开的面积，严重影响映射算法；其次，对于循环次数不确定的循环程序，无法在程序执行前生成其数据流图。

在现有技术中，例如申请号为201710439619.6的发明专利，其通过循环体节点域、前驱节点和后继节点的设置，对数据流图中的循环依赖进行了优化，使得循环体计算的数据能够不经过存储器再次传入循环体中，从而缩短了数据流图的执行时间；同时，即使在循环体中不存在循环依赖，也可以使用该发明的方法，以节省数据流图中操作数的存储空间。但是，该方法为面向细粒度数据流架构的方法，数据流图中的每个节点均为单条指令，属于静态的策略，每次循环的执行情况都要在前驱节点和后继节点中记录，因此，无法适用于循环执行方式无法提前确定的情况，也不适用于更复杂的、粗粒度的数据流架构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种数据流架构中循环程序执行的方法及系统，其通过硬件方式控制循环程序的执行，为数据流架构中循环程序提供了一种可行的执行方式和结构，为程序的移植提供了方便，使数据流架构适应更多的应用场景。

为达到上述目的，本发明提供了一种数据流架构中循环程序执行的方法，其包括以下步骤：

步骤1：判断循环程序所在的数据流结构：

如果是细粒度数据流结构，则按照实例方式执行；

如果是粗粒度数据流结构，则跳转到步骤2；

步骤2：判断循环程序在粗粒度数据流结构中的构成方式，

如果循环程序由同一个Fiber内的多条指令组成，则跳转到步骤3；

如果循环程序由几个完整的Fiber组成，且每个Fiber均为一段按顺序执行的指令，则按照实例方式执行；

如果循环程序由分布在不同Fiber内的几段指令组成，且至少有一个Fiber中有部分指令不属于对应循环程序，则按照预测转发机制执行；

步骤3：将这个Fiber内的属于循环程序的指令作为子任务重新划分子Fiber，然后按照实例方式执行，同时，返回对应循环程序的起始地址与终止地址参数；